Assim, de acordo com o Anexo A, a porcentagem de etanol foi calculada e os dados para o experimento encontram-se na Figura 16 a seguir.
Figura 16 – Influência do pré-tratamento de jabuticaba em uma fermentação apenas com agitação Fonte: Autor (2019). D A (com pré-tratamento) Experimento A 70 60 50 40 30 20 10 0
Porcentagem de etanol formado
Po rc en ta g em
Pode-se observar na Figura 16 que não ouve detecção de etanol, ou seja, possivelmente, não ocorreu a formação de álcool na fermentação do Experimento A, com e sem pré-tratamento. Observa-se também a discrepância dos valores obtidos no Experimento A em relação ao Experimento D, que obteve aproximadamente 63% de etanol. Isso pode ser devido principalmente à falta de açúcar simples, glicose, para a fermentação, condições de fermentação, tipo de levedura e síntese de produtos intermediários (LIMA et al., 2001).
Também, pode-se constatar que ocorreram limitações no processo de produção, uma vez que há a presença de açúcares na casca da jabuticaba, como apresentado na Tabela 2. Fato que pode ser resultante de ineficiências no processo, contaminações e da solução destilada apresentar valores significativos de água, nas fermentações com e sem pré-tratamento, impossibilitando a detecção do etanol formado.
Considerando apenas a fermentação utilizando a casca de jabuticaba pré- tratada, sabe-se que o LI tem a função de quebrar as moléculas de celulose e disponibilizar açúcares simples para a fermentação utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Assim, porcentagem de etanol formado na fermentação utilizando pré-tratamento deveria ser, teoricamente, maior se comparado à fermentação da casca de jabuticaba bruta, nas mesmas condições de fermentação (YUSIF; ABDULHAY, 2017). Demonstrando que o LI utilizado, hidrogenossulfato de trimetilamônio, pode não ter sido efetivo para a quebra da celulose e produção de etanol nas condições de fermentação realizadas.
Além disso, uma possível entrada de oxigênio pode ter ocorrido, uma vez que este apresentou odor ácido ao final das fermentações, tanto nos experimentos com e sem pré-tratamento, indicando a ocorrência de fermentação acética, transformando o etanol produzido em ácido acético. A produção de ácido acético, ou vinagre, pode ser devido ao pH da fermentação da casca de jabuticaba pré-tratada, apresentado Quadro 4, abaixo dos valores que a fermentação para produção do etanol ocorre, aproximadamente 4,5 (TESARO et al., 2010). Também, segundo Aquarone et al. (2001), a formação de vinagre ocorre à medida de o álcool é consumido, assim, quanto maior o período fermentativo, menor concentração de álcool e maior a concentração de vinagre, o que poderia ter causado a ineficiência do processo.
Segundo Silva et al. (2008), quanto maior o pH da fermentação da jabuticaba, menor é a acidez total e maior a acidez volátil do mosto fermentativo, quanto maior a acidez volátil, menor o teor alcoólico (TESARO et al. 2010). Ademais, ocorreu também uma ineficiência do processo de destilação, em razão do arraste de água, podendo-se concluir que a produção de etanol não realizou- se em condições ótimas indicando que a baixa porcentagem de etanol apresentada, pode ser devido também as condições do processo.
5.2.2 Experimento B
Para um segundo teste, Experimento B, foram-se adotadas condições mais rigorosas, para não ocorrência de contaminação e produção de vinagre. Com a adição de metabissulfito no mosto fermentativo, para inibição da proliferação de bactérias e outros microrganismos que pudessem competir com a Saccharomise cerevisae (FORTES, 2012). O tempo de fermentação foi alterado para cinco dias (PARALUPPI, 2017). Também ocorreu a correção do pH nas fermentações que utilizaram a casca de jabuticaba pré-tratada para valores ideais, como apresentado na Tabela 3, de acordo com Souza e Monteiro (2011).
Além disso, ocorreu a mudança do LI utilizado para o pré-tratamento da casca de jabuticaba, sendo utilizado para o Experimento B o hidrogenossulfato de metilimidazol. As porcentagens de etanol produzido com e sem pré- tratamento do experimento B, estão apresentados na Figura 17.
Porcentagem de etanol formado
70 60 50 40 30 20 10 0 B B (com pré-tratamento) Experimento DFigura 17 – Influência do pré-tratamento de jabuticaba em uma fermentação apenas com controle de temperatura
Fonte: Autor (2019).
Observa-se que ocorreu uma variação significativa em relação a porcentagem de etanol formado, considerando o processo que o LI foi utilizada para o pré-tratamento da casca da jabuticaba com melhora nas condições de fermentação e uma disponibilidade maior de açúcar simples na fermentação contendo pré-tratamento.
O aumento da porcentagem de etanol em relação ao Experimento A com pré-tratamento também pode ser devido à troca de LI, pois hidrogenossulfato de metilimidazolio pode ter apresentado uma melhor desenvoltura para a quebra da celulose, se comparado ao hidrogenossulfato de trimetilamônio. Entretanto, pode-se observar que a porcentagem de etanol formado ainda é baixa, aproximadamente 15,5%, indicando uma ineficiência no processo.
A eficiência da quebra da celulose por LI pode ter sido comprometida pela presença de água no processo de pré-tratamento, uma vez que a água diminui significativamente a solubilidade da celulose no líquido iônico (OGEDA; PETRY, 2010), o que pode ter interferido no pré-tratamento dos Experimentos A e B. Além disso, o hidrogênossulfato de trimetilamônio é um LI de baixo custo segundo Gschwend et al. (2018) o que poderia tornar o processo economicamente mais viável em comparação ao hidrogenossulfato de metilimidazolio. Po rc en ta g em
Porcentagem de etanol formado
70 60 50 40 30 20 10 0 C C (com pré-tratamento) Experimento D 5.2.3 Experimento CCom o objetivo, de variar as condições de fermentação para obter uma produção de etanol máxima, a agitação foi utilizada no início da etapa fermentativa e a temperatura foi controlada em 30 °C durante toda a fermentação, baseado no trabalho de Lima et al. (2001). O LI utilizado foi o mesmo do Experimento 2B, metilimidazólio hidrogênio sulfato. Também foi adicionado metabissulfito para a inibição de contaminantes do meio fermentativo (FORTES, 2012). Os resultados em relação à porcentagem de etanol produzida referentes ao Experimento C encontram-se Figura 18.
Figura 18 – Influência do pré-tratamento da jabuticaba em uma fermentação com controle de temperatura e agitação
Fonte: Autor (2019).
Analisando a porcentagem de etanol com e sem pré-tratamento, pode-se observar a melhora significativa em sua produção, utilizando o LI. Entretanto, ainda que em condições ótimas de acordo com o trabalho de Lima et al. (2001), não foi possível detectar o etanol formado na fermentação da casca de jabutica bruta.
Pode-se observar que a porcentagem de etanol formado utilizando o pré- tratamento com LI no Experimento C, aproximadamente 41,5%, obteve
Po rc en ta g em
resultados notadamente mais satisfatórios se comparado aos outros testes com e sem pré-tratamento. Similares as porcentagens de etanol obtidas no Experimento D, com correção de açúcares, indicando uma maior eficiência do processo com a utilização de pré-tratamento, sendo necessária uma menor adição ou a não adição de açúcares.
Segundo Brandt et al. (2011), os líquidos iônicos contendo os ânions sulfato de metila, sulfato de hidrogênio e metanossulfonato apresentam melhor resultados no fracionamento de celulose se comparados à outros tratamentos como hidrólise ácida ou hidrólise enzimática.
Além disso, a porcentagem de etanol obtida no Experimento D com pré- tratamento, foi similar à porcentagem de etanol formado pela hidrólise do amido de mandioca (SANTANA et al., 2010), próximo dos 45%, superior a alguns citados pela literatura e do máximo teórico.
5.2.4 Condições de fermentação
Para análise das condições de fermentação entre os Experimentos A, B, C e D, e a porcentagem de etanol formada para fermentação realizada com pré- tratamento utilizando o LI hidrogenossulfato de trimetilamiônio e hidrogenossulfato de metilimidazolio, foram plotados os dados de todos os Experimentos realizados com pré-tratamento e o Experimento D, apresentados Figura 19.
Figura 19 – Influência dos LIs e condições de fermentação para o processo de produção de etanol
Fonte: Autor (2019).
Porcentagem de etanol formado
70 60 50 40 30 20 10 0 A (com pré- tratamento) B (com pré- tratamento) C (com pré- tratamento) D Experimento Po rc en ta g em
Observa-se na Figura 19 que a porcentagem de etanol aumentou ao utilizar o LI hidrogenossulfato de metilimidazolio, em comparação ao hidrogenossulfato de trimetilamônio. Entretanto, essa variação também pode ter sido ocasionada pela mudança nas condições de fermentação e pela possível contaminação do mosto fermentativo no Experimento A.
Em relação as condições do processo de fermentação, segundo Ferreira (2005) um rendimento de 46% é considerado satisfatório indicando que o processo de produção de etanol utilizando o pré-tratamento, não necessita de adição de açúcar, apenas o controle de temperatura do mosto fermentativo, próximo a temperatura ambiente e agitação no início do processo.
Uma alternativa para diminuir o consumo de energia pela necessidade do controle de temperatura durante toda a etapa de fermentação é um procedimento de otimização termoeconômica (ENSINAS, 2008).
6 CONCLUSÕES
A casca de jabuticaba possui uma quantidade significativa de açúcares, 0,95g/mL para a casca de jabuticaba úmida e 1,1896g/mL para a casca de jabuticaba seca o que pode vir a tornar este resíduo matéria-prima para a produção de etanol em grande escala ou outros processos que necessitam de açúcar. Em relação aos sólidos solúveis totais, pode-se observar um aumento significante de ° Brix, após o pré-tratamento, indicando possíveis resquícios de LIs após a etapa de lavagem.
Realizou-se a síntese de hidrogenossulfato de trimetilamônio, líquido iônico considerado de baixo custo, para a execução do pré-tratamento da casca de jabuticaba. Constatou-se que este favoreceu a quebra da celulose, podendo vir a tornar o processo de fermentação da casca da jabuticaba em grande escala, sem a necessidade da adição de açúcar. Entretanto, ainda há a necessidade da realização de mais testes para analisar a desenvoltura do LI hidrogenossulfato de trimetilamônio para esse processo.
Também, observou-se que a agitação no início da fermentação e o controle da temperatura em durante toda a fermentação melhorou significativamente o rendimento do processo, resultando em 41,52% de etanol em comparação a fermentação realizada apenas com controle de temperatura que obteve 15,37% de etanol.
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